La vitesse de réplication du HIV-1(Human Immunodeficiency Virus type 1), qui semble corrélée de manière directe à la vitesse de progression de la maladie vers le stade SIDA, est essentiellement contrôlée au niveau transcriptionnel. La transcription du HIV-1 est régulée par la structure chromatinienne, des éléments agissant en cis localisés dans les LTRs, des facteurs de transcription agissant en trans et par la protéine virale trans-activatrice Tat (revu dans Quivy et al. 2007, Bisgrove et al. 2005, Rohr et al. 2003, Rabson and Graves 1997). En plus de l’enhancer localisé dans le LTR5’ du HIV-1, un enhancer intragénique, localisé dans le gène pol du HIV-1, inductible par le phorbol 12-myristate 13-acétate (PMA) a été identifié. La localisation progressive de l’activité enhancer a permis de définir deux domaines distincts et indépendants dans cet enhancer intragénique :les fragments 5103 et 5105 localisés respectivement dans la partie centrale du gène pol et dans une région couvrant la fin du gène pol, le gène vif, le gène vpr et le premier exon codant des gènes tat et rev (Verdin et al. 1990). Les fragments 5103 et 5105 se comportent tous deux comme des enhancers inductibles par le PMA lorsqu’ils sont clonés en amont du promoteur de la thymidine kinase dans un vecteur rapporteur en cellules HeLa. Notre laboratoire a précédemment identifié trois sites de liaison pour les facteurs de transcription AP-1 dans le fragment 5103 (Van Lint et al. 1991). <p><p>Au cours de notre thèse, nous avons poursuivi la caractérisation de ces sites de liaison AP-1 et avons montré que les facteurs c Fos, JunB et JunD interagissent in vitro avec ces motifs. Pour chaque site, nous avons identifié des mutations qui abolissent la liaison des facteurs AP-1 sans altérer la séquence en acides aminés sous-jacente de la transcriptase inverse. Par des expériences de transfection transitoire, nous avons démontré que les sites AP 1 intragéniques sont entièrement responsables de l’activité enhancer PMA-dépendante du fragment 5103. De plus, l’activité PMA-inductible du fragment 5103 est inhibée par le mutant dominant négatif A-Fos à condition que les sites ne soient pas mutés. A l’inverse, l’expression ectopique de dimères forcés AP-1 affecte positivement l’activité enhancer du fragment 5103. Enfin, nous avons étudié le rôle biologique des sites AP-1 intragéniques dans la réplication virale et avons montré que ces sites contribuent positivement à l’infectivité du virus.<p><p>Durant la seconde partie de notre thèse, nous avons entamé la caractérisation physique et fonctionnelle du fragment 5105. Nos résultats de transfection transitoire montrent que l’activité PMA inductible du fragment 5105 est localisée dans le dernier tiers de ce dernier :le sous fragment 5105.3. L’analyse bioinformatique de cette région a permis de mettre en évidence un site de liaison pour les facteurs AP-1 in vitro. Des mutations ponctuelles permettent d’abolir la liaison des facteurs à leur site mais altèrent la séquence en acides aminés sous-jacente codant pour les protéines Tat et Rev. Nous avons montré que ce site est impliqué dans l’activité transcriptionnelle de ce fragment. L’expression ectopique du mutant dominant négatif A-Fos inhibe l’activité transcriptionnelle PMA-inductible du fragment 5105. Une analyse bioinformatique plus large nous a ensuite permis d’identifier in vitro, par retard de migration sur gel, 5 sites de liaison pour le facteur YY1 et 2 sites de liaison pour le facteur PU.1 dont les implications pour le virus restent encore à déterminer.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Parmi les rétrovirus tumorigènes, les rétrovirus appelés « complexes » dont font partie HTLV-1 chez l’homme et BLV chez le mouton, sont responsables de leucémies lymphoïdes chroniques caractérisées par des pathogenèses similaires. Bien que la contribution essentielle de la protéine Tax dans la leucémogenèse soit bien établie pour ces deux virus, il existe toujours une contreverse quant à l’expression des protéines virales -dont l’oncoprotéine Tax- dans les cellules transformées. Dans le cas de HTLV-1 et BLV, le virus est latent. Une hypothèse attrayante suggère que l’extinction complète du provirus accompagnée du blocage transcriptionnel de l’expression de Tax dans la cellule leucémique serait un élément indispensable au développement de la tumeur en réduisant son immunogénicité. Le silencing viral permettrait à la cellule infectée d’échapper à la reconnaissance par le système immunitaire de l’hôte. <p>Dans la première partie de notre travail, nous avons pu montrer, grâce à l’observation et le suivi de deux moutons infectés par BLV, que l’extinction virale était associée au développement tumoral. Alors que la phase asymptomatique est caractérisée par l’existence de différents clones cellulaires infectés et exprimant le virus, la phase tumorale est caractérisée par l’existence d’un seul clone cellulaire dans lequel l’expression virale est éteinte. Dans le cas du mouton S2531, nous avons mis en évidence que le silencing observé dans la phase tumorale est d’origine génétique. L’extinction de l’expression virale et la domination du clone muté au niveau de la protéine Tax (K303) sont associées à l’émergence de la leucémie et constituent une caractéristique de la phase tumorale. Le deuxième mouton étudié, S267, est caractérisé par la présence de cellules infectées non transformées et transformées au même moment. Par ailleurs, le mouton S267 est caractérisé par une absence de mutations ou délétions au niveau du provirus intégré dans les cellules tumorales. Dans la deuxième partie de notre travail, nous avons pu, grâce à l’établissement de la lignée L267 dans laquelle le silencing viral n’est pas lié à une défection dans la structure génomique du provirus, élucider les mécanismes épigénétiques responsables du silencing. Nous montrons que ce provirus silencieux peut être réactivé in vitro 1) lorsque la protéine Tax sauvage est introduite par transfert rétroviral, 2) après traitement des cellules par la trichostatine A (TSA), un inhibiteur des histones désacétylases, 3) par traitement des cellules à la 5’azacytidine, un agent inhibiteur de DNA méthyltransférases. La réactivation du provirus silencieux lui confère la capacité d’infecter des moutons sains, suggérant que le provirus est complet et exempt de mutation qui pourrait altérer son fonctionnement. Les complexes de désacétylation des histones msin3A et HDAC-1 jouent un rôle important dans l’établissement du silencing viral via la condensation de la chromatine, et ce changement de la structure chromatinienne est lié a un ensemble de modifications ciblant les acides aminés des queues N-terminales des histones H3 et H4 établissant ainsi un code histone pour l’extinction et l’expression du provirus. Enfin, l’étude comparative des profils d’expression génique de cellules B tumorales dans lesquelles le provirus BLV est soit silencieux, soit ré-activé suite à l’expression exogène de Tax a montré que les mécanismes épigénétiques de silencing se superposent même dans le modèle génétique de silencing. De plus le rétablissement de l’expression virale par Tax est associé à une élimination des complexes de désacétylation des histones au niveau du promoteur viral.<p>Nos résultats ouvrent le champ vers l’utilisation de modèle de leucémie ovine dans des essais thérapeutiques basés sur la combinaison du traitement par des inhibiteurs des HDACs et des DNMTs et une immunothérapie ciblant des antigènes tumoraux d’origine virale ou cellulaire. De telles expériences in vivo constitueront un modèle utile pour le traitement l’ATLL et de pathologies prolifératives touchant les cellules B chez l’homme.<p><p> / Doctorat en sciences biomédicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Morbilliviruses belong to the family Paramyxoviridae of the Mononegavirale order of viruses. The Mononegavirale order contains viruses which contain negatively-polar, non-segmented and single stranded RNA genomes. This order contains some of most lethal pathogens known to the humankind. Ebola virus and Marburg virus are perhaps the most lethal human pathogens. Rinderpest virus, declared eradicated in 2011, was known to be the most significant cattle killer. Similarly the Canine distemper virus and Rabies virus, two topmost canine pathogens belong to this order. The L protein in the viruses of Morbillivirus genus harbours the viral RNA-dependent RNA polymerase that replicates and transcribes the viral genome and also all the mRNA capping enzymes, viz. RNA 5’ triphosphatase, guanylyltransferase, RNA (guanine-7-)methyltransferase and RNA 5’ cap-dependent (2’-oxo-)methyltransferase. Moreover this protein can act as a protein kinase that can regulate the function of P protein which serves as a switch between transcription and replication. mRNA capping is necessary for the virus for the purpose of exploiting host cellular machinery towards viral protein synthesis. The Rinderpest virus L protein serves as a model to study the capping enzymes of Morbillivirus. RNA triphosphatase (RTPase), the first enzyme of the capping cascade had earlier been located on the L protein. The RTPase minimal domain on the L protein was identified earlier by sequence homology studies done with RTPase proteins of Baculovirus and Vaccinia virus and cloned. The bacterially expressed recombinant domain was shown to possess RTPase activity. The enzymatic activity was characterized and the RTPase was found to be a metal-dependent enzyme which is highly specific to capping viral mRNA. Further characterization of the domain revealed that the domain also possesses nucleotide triphosphatase (NTPase), tripolyphosphatase and pyrophosphatase activities. Two site-directed mutants in motif-A of the domain: E1645A and E1647A were also tested and were found to be essential for the RTPase and NTPase activity. It was also recognized through these mutant studies that the active sites of RTPase and NTPase activities are partially overlapping. Earlier work done with Vesicular stomatitis virus capping enzymes showed that the Rhabdoviridae family of viruses follow unconventional capping pathway utilizing an enzyme polyribonucleotidyltransferase (PRNTase) which transfers GDP to 5’-monophosphated RNA. Characterization of the RTPase activity which converts 5’-triphosphated RNA into 5’-diphosphated RNA is an evidence for the morbilliviruses utilizing the conventional eukaryotic capping cascade. The results show that Paramyxoviridae do not follow unconventional capping pathway for the mRNA capping as has been the paradigm in the past decade.

CoxsackievirusB3 (CVB3), a member of the Picornaviridae family is the causative agent of Virus-induced Myocarditis and Dilated Cardiomyopathy. The 5’UTR contains an Internal Ribosome Entry Site or IRES element that recruits ribosomes in a cap-independent manner. The ribosomes are recruited upstream of the AUG triplet at 591 (AUG591), also called as the cryptic AUG, after which they scan downstream for about 150 nucleotide, before initiating at the initiator AUG or AUG741. The 3’UTR of CVB3 is 99 nts long, highly structured RNA containing conserved domains, and is followed by a poly (A) tail of variable lengths. We have investigated possible involvement of host proteins which may interact with CVB3 IRES and influence its activity. We have demonstrated the role of Poly-pyrimidine tract binding protein (PTB) and established PTB as a bona-fide ITAF for CVB3, by characterizing the effect of partial silencing of PTB ex-vivo in HeLa cells. The IRES activity in BSC-1 cells, reported to have very low level of endogenous PTB, is found to be significantly low compared to that in HeLa cells. PTB is observed to interact with both the 5’ and 3’ UTR of CVB3, although with different affinities. Finer mapping of the interaction between PTB and the UTRs showed that the protein interacts with multiple regions of both UTRs. We have also shown the cis-acting effect of the CVB3-3’UTR on IRES mediated translation. The PTB contact points on the 3’UTRwas found to map to conserved regions, the deletion of which abrogates the 3’UTR mediated enhancement of the IRES activity. The possible role played by PTB in enhancing IRES activity by CVB3 3’UTR suggests that PTB protein might help in circularization of the CVB3 RNA by bridging the ends necessary for efficient translation of the viral RNA. In the second part, we have investigated possible role of some of the cis-acting element present in the CVB3 5’UTR RNA particularly the cryptic AUG. We have shown that mutation in cryptic AUG reduces the efficiency of translation mediated by the CVB3 IRES. Mutation in cryptic AUG moiety also reduces the interaction of mutant RNA with La protein. We have demonstrated that binding of 48S ribosomal complex with mutant IRES RNA was weaker compared to wt IRES RNA. We have investigated the possible alteration in secondary structure in the mutant RNA by chemical and enzymatic modification, which suggests that there is marginal alteration in the local structure due to mutation. It appears that integrity of cryptic AUG is important for efficient translation initiation by the CVB3 IRES. Results suggest that cryptic AUG plays a significant role in mediating internal initiation of translation of CVB3 RNA by mediating precise La binding and correct positioning of the 48S ribosomal complex. Finally, we have investigated the importance of a conserved hexa-nucleotide stretch in the apical loop within stem loop C (SLC, nt104-180), upstream of the ribosome landing site, on CVB3 IRES function. It has been already shown from our laboratory that the deletion at this apical loop resulted in significant decrease in IRES activity. This deletion mutant was shown to alter the secondary structure of the CVB3 5’UTR RNA. Here we have investigated the effect of point mutation in the apical loop SLC/c on CVB3 IRES activity by generating substitution mutation in the apical loop SLC/c in order to avoid possible alteration in secondary structure. Both the deletion or substitution mutation at this apical loop resulted in significant decrease in IRES activity. Both the mutant IRES RNAs (deletion and substitution mutant) failed to interact with certain trans-acting factors. Furthermore, expression of CVB3 2A protease significantly enhanced IRES activity of the wild type, but the effect was not so pronounced on the mutant IRESs. It is possible that the mutant RNAs were unable to interact with some trans-acting factors critical for enhanced IRES function. We have short-listed three proteins of approximate molecular mass of 56, 64 and 90 kDa, which showed reduced binding with mutant IRESs. By using RNA affinity column with biotinylated UTP labeled RNA we have purified couple of proteins and identified p64 as Cyto Keratin 1 protein by performing in-gel trypsin digestion followed by MALDI analysis. Overall, the results characterize the CVB3 IRES structurally and functionally, which could be useful in targeting critical RNA-protein interactions to develop candidate antiviral agent against Coxsackievirus infection.